本发明专利技术提供了用于燃料电池的气体扩散层的抗弯刚度的非破坏性测量的装置和方法，该装置包括：竖立在具有预定区域的支撑装置上的第一和第二柱体；下垂长度测量装置，其沿纵向一体地加装到第一柱体上，用于测量气体扩散层样品的下垂长度；下垂长度极限值传感器，其安装在下垂长度测量装置上，用于确定所测量的下垂长度是否达到极限值；以及气体扩散层样品保持器，其安装在第二柱体的顶部，用于容纳具有与气体扩散层原材料片相等的尺寸的气体扩散层样品的一端。
【技术实现步骤摘要】
本公开一般涉及用于燃料电池的气体扩散层(GDL)的抗弯刚度的非破坏性测量的装置和方法。更特别地，本公开涉及通过在不损伤或破坏可用于燃料电池的GDL样品的情况下测量GDL样品的下垂长度，来非破坏性且间接地测量燃料电池的GDL的抗弯刚度的装置和方法
技术介绍
通常，聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)被用作车辆的燃料电池。PEMFC应该能够在较宽的电流密度范围内稳定地工作并且典型地由通过堆叠几百个单元电池而构成的燃料电池堆组成，使得其能够在车辆的各种工作状况下展现出至少几十kW的高功率性能 [S. Park, J. Lee, and B. N. Popov, J.Power Sources,177,457(2008)]。燃料电池通过聚合物电解质膜电极组件中的氢气和氧气之间的电化学反应而产生电力。供应给作为燃料电池的氧化电极的阳极的氢气被分解为氢离子和电子。氢离子通过聚合物电解质膜被传送到作为还原电极的阴极，并且电子通过外部电路被传送到阴极。 在阴极处，氢离子和电子与含有氧气的空气反应从而产生电力和热，并且同时产生作为反应副产物的水。当在电化学反应过程中产生的适当量的水存在于燃料电池中时，其执行维持膜电极组件(membrane electrode assembly, MEA)的湿度的功能。然而，当过量的水存在并且未被适当地去除时，在高电流密度下会发生溢流现象，并且溢流的水会阻止反应气体被高效地供应给燃料电池，这会导致电压损失的增加。因此，为了提高用于燃料电池车的燃料电池堆的生产率并稳定其质量，有必要高效地组装和测试燃料电池堆的各部件，并同时快速且准确地测量燃料电池堆的各部件的特性。在本领域中仍然需要能够在不损伤或破坏GDL样品的情况下使用的用于燃料电池的气体扩散层(GDL)的抗弯刚度的非破坏性测量的装置和方法。本
技术介绍
部分中公开的上述信息只是为了增强对本专利技术的背景的理解，并且因此可能包含不形成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供了通过在不损伤或破坏可优选地用于燃料电池的GDL样品的情况下测量GDL样品的下垂长度，来非破坏性地测量燃料电池的气体扩散层(GDL)的抗弯刚度的装置和方法。本专利技术的装置和方法不同于测量通过切割GDL原材料片而获得的GDL样品的抗弯刚度的常规方法。因此，在测量中使用的GDL样品不会被损伤，因此其可以在燃料电池堆的组装中重复利用。此外，由于为了制造燃料电池堆而制备的GDL样品被按照原样用于测量，所以选择⑶L样品并测量⑶L样品的下垂长度仅花费大约30秒，并且因此与常规方法相比可以将检查时间减少约40到120倍。结果，可以间接地评估所有气体扩散层、而不是用于制造燃料电池堆的GDL原材料片的一部分的抗弯刚度，并且因此可以显著地提高燃料电池堆的制造效率。 在一个方面中，本专利技术提供了一种用于燃料电池的气体扩散层的抗弯刚度的非破坏性测量的装置，该装置优选地包括竖立在具有预定区域的支撑装置上的第一和第二柱体；下垂长度测量装置，其沿纵向一体地加装到第一柱体上，用于测量气体扩散层样品的下垂长度；下垂长度极限值传感器，其安装在下垂长度测量装置上，用于确定所测量的下垂长度是否达到极限值；以及气体扩散层样品保持器，其安装在第二柱体的顶部，用于容纳具有与气体扩散层原材料片相等的尺寸的气体扩散层样品的一端。在优选实施例中，下垂长度极限值传感器还可以包括安装在其顶面上的接触敏感电子传感器。在另一优选实施例中，气体扩散层样品保持器可以包括安装在第二柱体顶部的样品支座；一体地安装在样品支座顶部的一对固定板；以及移动板，其安装在每个固定板的内侧，从而能够上下移动并通过位置固定销固定在期望的位置，其中每个固定板的水平板的顶面与每个移动板的水平板的底面之间的空间可以形成插入并支撑气体扩散层样品的插入孔。在又一优选实施例中，气体扩散层样品保持器可以包括单体式固定板，其具有敞开的顶部和敞开的前后侧；以及盖体，其可滑动地连接到固定板的竖直板从而能够上下移动，其中固定板的水平板的顶面与盖体的底面之间的空间可以形成插入并支撑气体扩散层样品的插入孔。在又一优选实施例中，插入孔的高度可以比气体扩散层样品的厚度大1 %至5 %， 并且插入孔的宽度可以比气体扩散层样品的宽度大至5%。在又一优选实施例中，气体扩散层样品保持器可以由透明材料形成，从而允许用户在测量气体扩散层样品的下垂长度期间用肉眼观察气体扩散层样品的损伤或变形。在另外的优选实施例中，下垂长度测量装置可以包括具有标记刻度从而允许用户用肉眼确定气体扩散层样品的下垂长度的下垂长度测量尺，或者通过检测气体扩散层样品在下垂前后的长度来计算气体扩散层样品的下垂长度的激光光学传感器。在一个方面中，本专利技术提供了一种用于燃料电池的气体扩散层的抗弯刚度的非破坏性测量的方法，该方法包括预先测量将要实际组装到燃料电池堆中的各种类型的气体扩散层的抗弯刚度；将每个气体扩散层的一端以非接触方式插入气体扩散层样品保持器中，测量每个气体扩散层的另一端下垂的长度，并从测得的下垂长度获得平均值和标准偏差；将预先测得的气体扩散层的抗弯刚度与以非接触方式获得的气体扩散层的下垂长度进行比较，以建立抗弯刚度与下垂长度之间的相关性，并同时将与抗弯刚度相关的下垂长度定义为用于确定正常产品的下垂长度极限值；以及测量新的气体扩散层的下垂长度并将测得的下垂长度与下垂长度极限值进行比较，从而如果新的气体扩散层的下垂长度在下垂长度极限值内，则将新的气体扩散层确定为正常产品，或者如果新的气体扩散层的下垂长度超过下垂长度极限值，则将新的气体扩散层确定为异常产品。在优选实施例中，所述方法还可以包括通过将确定为正常产品的气体扩散层供应给燃料电池堆的实际装配线，来重复利用气体扩散层。本专利技术的其它方面和优选实施例在下文中讨论。应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、 包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。本专利技术的上述和其它特征在下文中讨论。 附图说明现在将参考 通过附图示出的本专利技术的某些示例性实施例来详细描述本专利技术的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本专利技术进行限制，其中图1是示出常规气体扩散层侵入双极板的流场通道中的示意图。图2A是示出通过切割GDL原材料片来制备样品以测量气体扩散层的抗弯刚度的常规处理的示意图。图2B是示出将⑶L原材料片输入制造燃料电池堆的处理的常规处理的流程图。图3是示出根据本专利技术的用于GDL的抗弯刚度的非破坏性和间接测量的取样方法的示意图。图4是示出根据本专利技术的测量作为用于GDL的抗弯刚度的非破坏性和间接测量的原材料片的GDL样品的下垂长度的装置的示意图。图5是示出根据本专利技术的用于GDL的抗弯刚度的非破坏性和间接测量的装置的 GDL样品保持器的示意图。图6是示出将作为原材料片的⑶L样品输入根据本专利技术的制造燃料电池堆的处理的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于燃料电池的气体扩散层的抗弯刚度的非破坏性测量的装置，该装置包括：竖立在具有预定区域的支撑装置上的第一和第二柱体；下垂长度测量装置，其沿纵向一体地加装到所述第一柱体上，用于测量气体扩散层样品的下垂长度；下垂长度极限值传感器，其安装在所述下垂长度测量装置上，用于确定所测量的下垂长度是否达到极限值；以及气体扩散层样品保持器，其安装在所述第二柱体的顶部，用于容纳具有与气体扩散层原材料片相等的尺寸的所述气体扩散层样品的一端。
【技术特征摘要】
2010.06.29 KR 10-2010-00616851.一种用于燃料电池的气体扩散层的抗弯刚度的非破坏性测量的装置，该装置包括 竖立在具有预定区域的支撑装置上的第一和第二柱体；下垂长度测量装置，其沿纵向一体地加装到所述第一柱体上，用于测量气体扩散层样品的下垂长度；下垂长度极限值传感器，其安装在所述下垂长度测量装置上，用于确定所测量的下垂长度是否达到极限值；以及气体扩散层样品保持器，其安装在所述第二柱体的顶部，用于容纳具有与气体扩散层原材料片相等的尺寸的所述气体扩散层样品的一端。2.如权利要求1所述的装置，其中所述下垂长度极限值传感器具有板式结构并且还包括安装在其顶面上的接触敏感电子传感器。3.如权利要求1所述的装置，其中所述气体扩散层样品保持器包括 安装在所述第二柱体顶部的样品支座；一体地安装在所述样品支座顶部的一对固定板；以及移动板，其安装在每个固定板的内侧，从而能够上下移动并通过位置固定销固定在期望的位置，其中每个固定板的水平板的顶面与每个移动板的水平板的底面之间的空间形成插入并支撑所述气体扩散层样品的插入孔。4.如权利要求1所述的装置，其中所述气体扩散层样品保持器包括 单体式固定板，其具有敞开的顶部和敞开的前后侧；以及盖体，其可滑动地连接到所述固定板的竖直板从而能够上下移动， 其中所述固定板的水平板的顶面与所述盖体的底面之间的空间形成插入并支撑所述气体扩散层样品的插入孔。5.如权利要求3所述的装置，其中所述插入孔的高度比所述气体扩散层样品的厚度大至5%，并且所述插入孔的宽度比所述气体扩散层样品的宽度大至5%。6.如权利要求3所述的装置，其中所述气体扩散层样品保持器由透明材料形成，从而允许用户在测量所述气体扩散层样品的下垂长度期间用肉眼观察所述气体扩散层样品的损伤或变形。7.如权利要求1所述的装置，其中所述下垂长度测量装置包括具有标记刻度从而允许用户用肉眼确定所述气体扩散层样品的下垂长度的下垂长度测量尺，或者通过检测所述气体扩散层样品在下垂前后的长度来计算所述气体扩散层样品的下垂长度的激光光学传感器。8...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪普基，韩国一，朴智研，郑炳宪，安商悦，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：KR
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